Ferramenta de desenvolvimento

Nesta secção apresenta-se a ferramenta de desenvolvimento utilizada, o programa LabVIEW® da National Instruments®. Este programa permite integrar vários sistemas de aquisição em simultâneo possibilitando assim uma maior facilidade de expansão do projeto através da utilização de placas de aquisição. O programa possui vários módulos extra que se podem instalar posteriormente sem ser necessário refazer o software. Quanto à versão utilizada, durante o desenvolvimento do projeto, é a versão mais recente disponibilizada para estudantes pela National Instruments® 2015 com o módulo de comunicação série (VISA).

O programa é composto por duas partes, o diagrama de blocos (Block Diagram) e o painel frontal (Front Panel). É no diagrama de blocos que ocorre o processamento das funções, que posteriormente exibe os resultados no painel frontal. Quanto a programação do diagrama de blocos é baseado no método de programação em blocos. Este método facilita a interligação e concatenação de funções, a ligação entre o diagrama de blocos e o painel frontal, a inclusão de novas funções. O método utilizado promove uma maior facilidade de aprendizagem e versatilidade.

Seguidamente, apresenta-se um exemplo de um diagrama de blocos e de um painel frontal, respetivamente na Figura 5.1 e Figura 5.2. Nestes exemplos verifica-se que existe uma ligação percetível entre o diagrama de blocos e o painel frontal. O exemplo é composto por um knob, cuja posição é controlada pelo utilizador e dois indicadores, um manómetro e uma barra vertical. Os valores destes indicadores atualizam-se continuamente durante a execução do programa.

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Posteriormente apresenta-se o fluxograma do software desenvolvido com esta ferramenta. O software contém varias funções descritas no diagrama de blocos e os seus indicadores expostos no painel frontal.

Figura 5.1 - Exemplo de um diagrama de blocos do LabVIEW®.

Figura 5.2 - Exemplo de um painel frontal do LabVIEW®.

5.2. Metodologia

Nesta secção apresenta-se o diagrama de blocos simplificado da aplicação desenvolvida com a ferramenta LabVIEW®. A aplicação é composta por várias funções desenvolvidas em conjunto com as funções do EDAS. A Figura 5.3 expõe o diagrama de blocos simplificado contendo todas as funções e sequências essenciais à aplicação. A aplicação é composta por um bloco sequencial com três etapas o Início do programa, o Handshake e o Programa de Aquisição e Controlo. O início do programa incorpora a função de inicialização da porta série e o reset das variáveis. Quanto à etapa de Handshake incorpora a função de Handshake que tem como objetivo validar a comunicação entre o EDAS e o PC segundo o protocolo de comunicação descrito na secção 4.5 deste documento.

Após a validação da comunicação, o programa inicia a etapa Programa de Aquisição e Controlo. Esta etapa é um ciclo que incorpora uma sequência de quatro fases o Menu Principal, o Configuração, a Aquisição e controlo e por último a etapa de Guardar os dados recolhidos. De seguida apresenta-se cada uma das fases onde se expõe os seus objetivos e as funções implementadas.

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Menu Principal

O objetivo desta fase é apresentar ao utilizador um menu de opções com uma fácil interpretação e leitura. Este menu contém a configuração do método de aquisição e controlo, a definição dos parâmetros de emergência, a definição do local de gravação do ficheiro de dados recolhidos durante o ensaio, o botão de execução em modo Admin e o botão de início da aquisição.

Após a inicialização, o painel frontal apresenta o menu e assim o utilizador seleciona os parâmetros que pretende e posteriormente pressiona o botão de início de aquisição e controlo. Ao pressionar o botão esta fase é finalizada avançando assim para a fase seguinte, configuração.

Configuração

Antes de iniciar a aquisição e controlo do motor, é necessário configurar o EDAS. Esta fase tem como objetivo configurar o hardware e o software. Segundo o protocolo de comunicação apresentado na secção 4.5, a mensagem de configuração contém o modo de aquisição e o modo de controlo do motor. Portanto nesta fase envia-se uma mensagem para o EDAS com a informação dos métodos de aquisição e controlo selecionado pelo utilizador no Menu principal. O EDAS após receção da mensagem de configuração, este interpreta a mensagem e configura os parâmetros associados. Posteriormente envia uma mensagem de feedback, contém os parâmetros configurados, para o PC com o intuito de validar a configuração assim avançar para a próxima fase.

De seguida a aplicação desenvolvida valida os parâmetros configurados no EDAS e posteriormente envia a mensagem com a ordem de início da aquisição e controlo. Após a conclusão desta etapa, a aplicação inicia o ciclo de aquisição e controlo.

Aquisição e Controlo

Antes de iniciar o ciclo de aquisição e controlo envia-se a mensagem de pedido de parâmetros inicial, “RQST1” e posteriormente inicia-se o ciclo associado a esta fase. O ciclo é constituído por cinco etapas, pedido de parâmetros de alta prioridade, pedido de

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parâmetros de baixa prioridade, processamento e visualização dos parâmetros recolhidos, controlo do motor e por fim a etapa de estabelecer a frequência do ciclo.

Todas estas etapas decorrem sequencialmente de forma a não bloquear o programa e garantir assim a execução completa das mesmas. Relativamente às duas primeiras etapas de pedido de parâmetros excutam-se de acordo o protocolo de comunicação apresentado na secção 4.5. Estas mensagens de pedido de parâmetros dividem-se em duas taxas de aquisição diferentes, onde os parâmetros com alta prioridade são adquiridos a uma frequência dez vezes superior aos parâmetros de baixa prioridade. Após a receção dos parâmetros procedesse a sua exibição no painel frontal através de dois métodos, manómetros (valores em tempo real) e gráficos (valores adquiridos durante o tempo de aquisição). Todos estes valores guardam-se num vetor de dados que posteriormente será gravado num ficheiro de dados.

Após a conclusão das etapas relativas à aquisição e visualização dos parâmetros prossegue-se com a etapa de controlo do motor. A etapa de controlo permite ao utilizador controlar o motor através de dois métodos, através da posição do pedal de acelerador e do cruise control. Para cada um dos métodos definiu-se um painel frontal de modo a facilitar a utilização. A frequência de controlo do motor é independente do método selecionado pelo utilizador.

Por fim executa-se a etapa de estabelecer a frequência da aquisição e controlo. Para tal utiliza se a função de metrónomo do LabVIEW® que permite definir um tempo de ciclo constante, ou seja, sempre que o tempo de execução do ciclo de aquisição e controlo for inferior ao tempo definido pelo utilizador, o programa aguarda o tempo necessário para recomeçar o ciclo garantindo assim a uma taxa de aquisição constante. Enquanto o utilizador não premir o botão de parar aquisição o programa executa este ciclo de aquisição e controlo.

Guardar Dados

Após a ordem de cessação da aquisição e controlo por parte do utilizador, a aplicação grava todos os dados recolhidos e de envia uma mensagem para o EDAS com a ordem de parar a aquisição e controlo do motor. Os dados recolhidos durante a aquisição guarda-se num ficheiro com a terminação “.dp”. Estes ficheiros podem ser explorados através de um programa de folha de cálculo. Definiu-se uma tipologia de ficheiro diferente do convencional de modo a promover uma maior exclusividade a aplicação desenvolvida.

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Figura 5.3 - Diagrama de blocos simplificado da aplicação desenvolvida.